Consideremos las funciones de las proteínas no histonas, su importancia para el cuerpo. Este tema es de particular interés y merece un estudio detallado.
Proteínas principales de la cromatina
Las proteínas histonas y no histonas están directamente vinculadas al ADN. Su papel en la composición de la interfase y los cromosomas mitóticos es bastante importante: el almacenamiento y la distribución de la información genética.
Al llevar a cabo tales funciones, es necesario tener una base estructural clara que permita que las moléculas largas de ADN se organicen en un orden claro. Esta acción le permite controlar la frecuencia de la síntesis de ARN y la replicación de ADN.
Su concentración en el núcleo en interfase es de 100 mg/ml. Un núcleo de mamífero contiene unos 2 m de ADN, localizados en un núcleo esférico con un diámetro de unas 10 micras.
Grupos de proteínas
A pesar de la diversidad, se acostumbra distinguir dos grupos. Las funciones de las proteínas histonas y no histonas tienen ciertas diferencias. Alrededor del 80 por ciento de todas las proteínas de la cromatina son histonas. Interactúan con el ADN a través de enlaces iónicos y salinos.
A pesar de una cantidad significativa, histonas y proteínas no histonas de la cromatinarepresentadas por una variedad insignificante de proteínas, las células eucariotas contienen entre cinco y siete tipos de moléculas de histonas.
Las proteínas no histónicas en los cromosomas son en su mayoría específicas. Interactúan solo con ciertas estructuras de moléculas de ADN.
Características de las histonas
¿Cuáles son las funciones de las proteínas histonas y no histonas en el cromosoma? Las histonas se unen en forma de complejo molecular con el ADN, son subunidades de dicho sistema.
Las histonas son proteínas características únicamente de la cromatina. Tienen ciertas cualidades que les permiten realizar funciones específicas en los organismos. Se trata de proteínas alcalinas o básicas, caracterizadas por un contenido bastante elevado de arginina y lisina. Debido a las cargas positivas de los grupos amino, se produce un enlace electrostático o salino con cargas opuestas en las estructuras de fosfato del ADN.
Este enlace es bastante lábil, se destruye fácilmente y se produce la disociación en histonas y ADN. Se considera que la cromatina es un complejo complejo de proteínas nucleicas, dentro del cual hay moléculas de ADN lineal altamente poliméricas, así como un número significativo de moléculas de histonas.
Propiedades
Las histonas son proteínas bastante pequeñas en términos de peso molecular. Tienen propiedades similares en todos los eucariotas y se encuentran en clases similares de histonas. Por ejemplo, los tipos H3 y H4 se consideran ricos en arginina, ya que contienen una cantidad suficiente de estaaminoácidos.
Variedades de histonas
Estas histonas se consideran conservativas, ya que la secuencia de aminoácidos en ellas es similar incluso en especies distantes.
H2A y H2B se consideran proteínas de lisina moderadas. Diferentes objetos dentro de estos grupos tienen algunas variaciones en la estructura primaria, así como en la secuencia de residuos de aminoácidos.
La histona H1 es una clase de proteínas en las que los aminoácidos están dispuestos en una secuencia similar.
Muestran variaciones más significativas entre tejidos y entre especies. Una cantidad significativa de lisina se considera una propiedad general, por lo que estas proteínas pueden separarse de la cromatina en soluciones salinas diluidas.
Las histonas de todas las clases se caracterizan por una distribución en grupos de los principales aminoácidos: arginina y lisina en los extremos de las moléculas.
H1 tiene un terminal N variable que interactúa con otras histonas, y el terminal C está enriquecido con lisina, es él quien interactúa con el ADN.
Las modificaciones de histonas son posibles durante la vida de las células:
- metilación;
- acetilación.
Tales procesos conducen a un cambio en el número de cargas positivas, son reacciones reversibles. Cuando los residuos de serina se fosforilan, aparece un exceso de carga negativa. Tales modificaciones afectan las propiedades de las histonas y su interacción con el ADN. Por ejemplo, cuando se acetilan las histonas, se observa la activación de genes y la desfosforilación provoca descondensación y condensación.cromatina.
Características de síntesis
El proceso ocurre en el citoplasma, luego es transportado al núcleo, uniéndose al ADN durante su replicación en el período S. Después del cese de la síntesis de ADN por parte de la célula, el ARN de la histona de información decae en unos pocos minutos, el proceso de síntesis se detiene.
División en grupos
Hay diferentes tipos de proteínas no histonas. Su división en cinco grupos es condicional, se basa en la similitud interna. Se ha identificado un número significativo de propiedades distintivas en organismos eucariotas superiores e inferiores.
Por ejemplo, en lugar de H1, característico de los tejidos de los organismos vertebrados inferiores, se encuentra la histona H5, que contiene más serina y arginina.
También hay situaciones asociadas con la ausencia parcial o total de grupos de histonas en eucariotas.
Funcionalidad
Se han encontrado proteínas similares en bacterias, virus y mitocondrias. Por ejemplo, en E. coli, se encontraron proteínas en la célula, cuya composición de aminoácidos es similar a las histonas.
Las proteínas de cromatina no histónicas realizan funciones importantes en los organismos vivos. Antes de la identificación de los nucleosomas, se utilizaron dos hipótesis con respecto a la importancia funcional, reguladora y estructural de dichas proteínas.
Se descubrió que cuando se agrega ARN polimerasa a la cromatina aislada, se obtiene una plantilla para el proceso de transcripción. Pero su actividad se estimasólo el 10 por ciento de eso para el ADN puro. Aumenta con la eliminación de grupos de histonas, y en su ausencia es el valor máximo.
Esto indica que el contenido total de histonas te permite controlar el proceso de transcripción. Los cambios cualitativos y cuantitativos en las histonas afectan la actividad de la cromatina, el grado de su compacidad.
La cuestión de la especificidad de las características reguladoras de las histonas durante la síntesis de ARNm específicos en diferentes células no ha sido completamente estudiada.
Con la adición gradual de una fracción de histonas a soluciones que contienen ADN puro, se observa la precipitación en forma de un complejo DNP. Cuando se eliminan las histonas de la solución de cromatina, se produce una transición completa a una base soluble.
Las funciones de las proteínas no histonas no se limitan a la construcción de moléculas, son mucho más complejas y multifacéticas.
La importancia estructural de los nucleosomas
En los primeros estudios electromicroscópicos y bioquímicos, se demostró que hay estructuras filamentosas en las preparaciones de DPN, cuyo diámetro está en el rango de 5-50 nm. Con la mejora de las ideas sobre la estructura de las moléculas de proteína, fue posible descubrir que existe una relación directa entre el diámetro de la fibrilla de cromatina y el método de aislamiento del fármaco.
En secciones delgadas de cromosomas mitóticos y núcleos en interfase, después de la detección con glutaraldehído, se encontraron fibrillas cromadas, cuyo espesor es de 30 nm.
Las fibrillas tienen tamaños similarescromatina en el caso de la fijación física de sus núcleos: durante la congelación, astillado, toma de réplicas de preparaciones similares.
Las proteínas no histonas de la cromatina han sido descubiertas de dos maneras diferentes por los nucleosomas de partículas de cromatina.
Investigación
Cuando las preparaciones de cromatina se depositan sobre un sustrato para microscopía electrónica en condiciones alcalinas con fuerza iónica insignificante, se obtienen hebras de cromatina similares a perlas. Su tamaño no supera los 10 nm y los glóbulos están interconectados por segmentos de ADN, cuya longitud no supera los 20 nm. En el curso de las observaciones, fue posible establecer una conexión entre la estructura del ADN y los productos de descomposición.
Información interesante
Las proteínas que no son histonas constituyen aproximadamente el veinte por ciento de las proteínas de la cromatina. Son proteínas (excepto las que son secretadas por los cromosomas). Las proteínas no histonas son un grupo combinado de proteínas que difieren entre sí no solo en sus propiedades, sino también en su importancia funcional.
La mayoría de ellos se refieren a proteínas de la matriz nuclear, que se encuentran tanto en la composición de los núcleos en interfase como en los cromosomas mitóticos.
Las proteínas que no son histonas pueden incluir alrededor de 450 polímeros individuales con diferentes pesos moleculares. Algunos de ellos son solubles en agua, mientras que otros son solubles en soluciones ácidas. Debido a la fragilidad de la conexión con la cromatina de la disociación en curso en presencia de agentes desnaturalizantes, existen problemas significativos con la clasificación y descripción de estas moléculas de proteína.
Las proteínas no histónicas son polímeros reguladores,estimulando la transcripción. También existen inhibidores de este proceso que se unen en una secuencia específica en el ADN.
Las proteínas no histónicas también pueden incluir enzimas implicadas en el metabolismo de los ácidos nucleicos: metilasas de ARN y ADN, ADNasas, polimerasas, proteínas de la cromatina.
El entorno de muchos compuestos poliméricos similares se considera que es la proteína no histona con alta movilidad más estudiada. Se caracterizan por una buena movilidad electroforética, extracción en solución de sal común.
Las proteínas HMG vienen en cuatro tipos:
- HMG-2 (peso molecular=26 000),
- HMG-1 (peso molecular=25 500),
- HMG-17 (peso molecular=9247),
- HMG-14 (peso molecular=100 000).
Una célula viva de tales estructuras no contiene más del 5% de la cantidad total de histonas. Son especialmente comunes en la cromatina activa.
Las proteínas HMG-2 y HMG-1 no están incluidas en los nucleosomas, solo se unen a fragmentos de ADN conector.
Las proteínas HMG-14 y HMG-17 pueden unirse a los polímeros de los nucleosomas con forma de corazón, lo que da como resultado un cambio en el nivel de ensamblaje de las fibrillas DNP, serán más accesibles para la reacción con la ARN polimerasa. En tal situación, las proteínas HMG desempeñan el papel de reguladores de la actividad transcripcional. Se encontró que la fracción de cromatina, que tiene una mayor sensibilidad a la ADNasa I, está saturada con proteínas HMG.
Conclusión
El tercer nivel de organización estructural de la cromatina son los dominios de bucle del ADN. En el transcurso de la investigación se encontró que sóloAl descifrar el principio de los componentes cromosómicos elementales, es difícil obtener una imagen completa de los cromosomas en mitosis, en interfase.
La densificación del ADN 40 veces se obtiene debido a la espiralización máxima. Esto no es suficiente para tener una idea real del tamaño y las características de los cromosomas. Se puede concluir lógicamente que debe haber niveles aún más altos de ensamblaje de ADN, con la ayuda de los cuales sería posible caracterizar inequívocamente los cromosomas.
Los científicos han podido detectar niveles similares de organización de la cromatina como resultado de su descondensación artificial. En tal situación, proteínas específicas se unirán a ciertas secciones de ADN que tienen dominios en los lugares de asociación.
El principio del empaquetamiento de bucles de ADN también se descubrió en las células eucariotas.
Por ejemplo, si los núcleos aislados se tratan con una solución de sal de mesa, se conservará la integridad del núcleo. Esta estructura se conoció como un nucleótido. Su periferia incluye un número importante de bucles cerrados de ADN, cuyo tamaño medio es de 60 kb.
Con el aislamiento preparatorio de los cromómeros, seguido de la extracción de histonas de ellos, las estructuras en forma de roseta en bucle serán visibles bajo un microscopio electrónico. El número de bucles en un zócalo es de 15 a 80, la longitud total del ADN alcanza las 50 micras.
Las ideas sobre la estructura y las principales características funcionales de las moléculas de proteína, obtenidas en el curso de actividades experimentales, permiten a los científicos desarrollar fármacos, crear innovadoresmétodos de lucha eficaz contra las enfermedades genéticas.
